Перемешивание

Дата добавления: 2014-07-19 | Просмотров: 1629

9.1. Механическое перемешивание

Перемешивание вещества одинакового и различных агрегатных состояний используется в химической технологии для получения гомогенных растворов (жидкостей, газов и твердых веществ в жидкостях), равномерных гетерогенных смесей (жидкость – жидкость, жидкость – твердые частицы) и твердых сыпучих материалов.

Цель перемешивания определяется назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости.

Увеличение турбулентности системы, достигаемое при перемешивании, приводит к уменьшению толщины пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению поверхности взаимодействующих фаз. Это вызывает существенное ускорение процессов тепло- и массообмена.

Эффективность и интенсивность перемешивания. Наиболее важными характеристиками перемешивающих устройств, которые могут быть положены в основу их сравнительной оценки, являются:

эффективность перемешивающего устройства;

интенсивность перемешивания.

Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному в зависимости от цели перемешивания. Например, в процессах получения суспензий эффективность перемешивания характеризуется степенью равномерности распределения твердой фазы в объеме аппарата; при интенсификации диффузионных процессов – отношением коэффициентов тепло- или массоотдачи при перемешивании и без него.

Эффективность перемешивания зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от величины энергии, вводи­мой в перемешиваемую жидкость.

Интенсивность перемешивания определяется временем достижения заданного технологического результата или числом оборотов мешалки при фиксированной продолжительности процесса (для механических мешалок). Чем выше интенсивность перемешивания, тем меньше времени требуется для достижения заданного эффекта перемешивания. Интенсификация процессов перемешивания приводит к уменьшению размеров проектируемой аппаратуры и увеличению производительности действующей.

Для экономичного проведения процесса перемешивания желательно, чтобы требуемый эффект перемешивания достигался за наиболее короткое время. При оценке расхода энергии перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время, необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания.

В промышленности получили применение четыре метода перемешивания в жидких средах:

при помощи механических мешалок с вращательным или колебательным движением;

барботажный – путем подачи в жидкую среду газа (пара);

размещение в потоке неподвижных турбулизирующих устройств;

с использованием струйных и центробежных насосов.

Методы перемешивания, конструкции перемешивающих устройств и их рабочие режимы зависят от агрегатного состояния и физических свойств перемешиваемых веществ, а также от требований, предъявляемых к полу­ченной смеси. Применяемые перемешивающие устройства должны обеспечивать получение однородной смеси при максимальной производительности и мини­мальном расходе энергии.